检测第一章 检测技术的基本概念ppt课件

第一章检测技术的基本概念 测量的分类测量误差及分类传感器及其基本特性 2020 4 17 2 第一章检测技术的基本概念 检测是利用各种物理 化学效应 选择合适的方法与装置 将生产 生活 科研等各个方面的有关信息通过检查和测量的方法赋予定性和定量结果的过程 怎样进行检测 首先要学会测量 通过测量来得到数据 才能进行检测 2020 4 17 3 第一节测量的分类 1 什么是静态测量和动态测量 根据是否随时间的变化 可分为静态测量和动态测量 2020 4 17 4 对缓慢变化的对象进行测量亦属于静态测量 还有什么在生活中常见的静态测量 最高 最低温度计 2020 4 17 5 什么是动态测量 常见的还有那些动态测量 地震测量振动波形 心电图 2020 4 17 6 2 什么是直接测量和间接测量 用仪表直接读取被测量结果成为直接测量 电子卡尺 生活中 还有哪些是直接测量 2020 4 17 7 间接测量 对多个被测量进行测量 经过计算求得被测量 阿基米德测量皇冠的比重 2020 4 17 8 什么是接触式测量和非接触测量 2020 4 17 9 非接触式测量例 雷达测速 利用红外线辐射测量供电变压器的表面温度车载雷达测速 2020 4 17 10 什么是在线测量和离线测量 在流水线上 边加工 边检验 可提高产品的一致性和加工精度 2020 4 17 11 离线测量 批量产品的质量 人工 离线测量 学过了测量的分类 我们要测量时可以对测量方法进行选择 但是在测量时 我们常常因为很多原因 造成了测量结果的不真实 所以接下来我们学习测量的误差及误差分类 测量误差 在测量值与真实值之间存在的差值 误差产生的原因 选用的仪表精确度有限 实验手段不够完善 环境中存在各种干扰因素 以及检测技术水平的限制等原因 第二节测量误差及分类 一 测量误差的表示 1 绝对误差指测量值AX与真实值A0之间的差值 即 AX A0 某采购员分别在三家商店购买100kg大米 10kg苹果 1kg巧克力 发现均缺少约0 5kg 但该采购员对卖巧克力的商店意见最大 是何原因 2 相对误差 2 引用误差 相对百分误差 满度相对误差 1 示值相对误差 3 仪表的精度 准确度等级 精度等级符号 相对误差及精度等级 几个重要公式 示值相对误差 满度相对误差 引用误差 准确度 精度 仪表的变差 例 某压力表刻度0 l00kPa 在50kPa处计量检定值为49 5kPa 求在在50kPa处仪表示值的绝对误差 示值相对误差和示值相对百分误差 解仪表示值的绝对误差 49 5 50 0 5kPa仪表示值的相对误差 0 5 50 0 01仪表示值的相对百分误差 0 5 100 100 0 5 某台测温仪表的工作范围为0 500 工艺要求测温时测量误差不超过4 试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求 解根据工艺要求 仪表的精度为 应选择0 5级的仪表才能满足要求 2020 4 17 21 仪表的准确度等级和基本误差 例 某指针式电压表的准确度为2 5级 用它来测量电压时可能产生的最大满度相对误差为2 5 某公司生产测量温度的仪表 满度误差均在1 1 1 6 之间 该系列产品属于哪一级温度表 某车间希望测量温度的仪表满度相对误差控制在1 1 1 6 之间 应购买哪一级温度表 1 已知被测电压的准确值为220V 请观察并计算图中的电压表上的准确度等级S 满度值Am 最大绝对误差 m 示值Ax 与220V正确值的误差 示值相对误差 x以及引用误差 m 2 示值相对误差有没有可能小于引用误差 在仪表绝对误差不变的情况下 被测电压降为22V 示值相对误差 x将变大了 还是变小了 算一算 卡卡算出来啦 1 从图1 4可知 准确度等级S 5 0级 满度值Am 300V 最大绝对误差 m 300V 5 0 100 15V 示值Ax 230V 用更高级别的检验仪表测得被测电压 220V 与示值值的误差 10V 示值相对误差 x 4 3 引用误差 m 10 300 100 3 3 小于出厂时所标定的5 0 2 若绝对误差 仍为10V 当示值Ax为22V 示值相对误差 x 10 22 100 45 与测量220V时相比 示值相对误差大多啦 二 误差分类 粗大误差 疏忽误差 明显地歪曲测量结果的误差 又称疏忽误差 特点 无任何规律可循 误差产生的原因 引起的原因主要是由于操作者的粗心 如读错 算错数据等 不正确操作 实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的 这时含有粗差的测量值称为异常值或坏值 一般均应从测量结果中剔除 产生粗大误差的原因 不正确操作 读数错误 系统误差在同一测量条件下 对同一被测参数进行多次重复测量时 误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化特点 有一定规律的 一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素 引入相应的校正补偿措施 便可以消除或大大减小 误差产生的原因 系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善 检测中使用仪表的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的 夏天摆钟变慢的原因是什么 随机误差在相同条件下多次重复测量同一量时 误差的大小 符号均为无规律变化 又称偶然误差 特点 变化难以预测 无法修正误差产生的原因 随机误差主要是由于测量过程中某种尚未认识的或无法控制的各种随机因素 如空气扰动 噪声扰动 电磁场等 所引起的综合结果 2020 4 17 30 产生随机误差的一个例子 静态误差 在被测量不随时间变化时所产生的误差成为静态误差 2020 4 17 32 动态误差 由心电图仪放大器带宽不够引起的动态误差 当被测量随时间迅速变化时 系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合 这种误差称为动态误差 测量仪表的构成 就测量仪表而言 检测 传送放大与显示可以是三个独立的部分 也可以只是其中的两部分 或者是三者有机结合成一个整体 工作中处于现场的叫一次仪表 处于控制室的叫二次仪表 控制室装在控制柜表盘上的叫盘装仪表 装在控制柜后架子上的叫架装仪表 对测量仪表有以下几个基本要求 测量值要能正确地反映被测变量的大小 误差不超过规定的范围 测量值必须迅速反映被测变量的变化 即动态响应比较迅速 测量仪表在工作环境条件下 应能长期工作 以保证测量值的可靠性 2020 4 17 35 第三节传感器及基本特性 一 传感器的组成举例 测量压力的电位器式压力传感器 1 弹簧管2 电位器 结合上述工作原理 能否将上图方框图中的内容具体化 2020 4 17 36 电位器式压力传感器原理框图 画出的电位器式压力传感器原理框图如图所示 画一画 2020 4 17 37 弹性敏感元件 弹簧管 敏感元件在传感器中直接感受被测量 并转换成与被测量有确定关系 更易于转换的非电量 2020 4 17 38 弹簧管放大图 当被测压力p增大时 弹簧管撑直 通过齿条带动齿轮转动 从而带动电位器的电刷产生角位移 2020 4 17 39 压力传感器的外形及内部结构 2020 4 17 40 被测量通过敏感元件转换后 再经传感元件转换成电参量 在右图中 电位器为传感元件 它将角位移转换为电参量 电阻的变化 R 2020 4 17 41 360度圆盘形电位器传感器 测量角位移 右图所示的360度圆盘形电位器的中间焊片为滑动片 右边焊片接地 左边焊片接电源 接地 2020 4 17 42 二 传感器的基本特性 初步了解了传感器的组成及简单的弹簧管工作原理 我们就要更随卡卡继续往下学习了 要深入了解传感器就要了解它的特性 传感器的特性很多 卡卡简单地给大家介绍几种常用的特性 如 灵敏度 分辨力 分辨率 线性度 稳定性 EMC以及可靠性等 2020 4 17 43 1 灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态下 输出变化值 与输入变化值 之比 用K来表示 对线性传感器而言 灵敏度为一常数 对非线性传感器而言 灵敏度随输入量的变化而变化 从传感器的输出曲线上看 曲线越陡灵敏的越高 2 分辨力 指传感器能检出被测信号的最小变化量 当被测量的变化小于分辨力时 传感器对输入量的变化无任何反应 对数字仪表而言 如果没有其他附加说明 可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力 一般地说 分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差 右表的分辨力为多少 2020 4 17 45 3 分辨率 将分辨力除以仪表的满量程就是仪表的分辨率 分辨率常以百分比或几分之一表示 是量纲为1的数 右表的满量程为19 9A 问 该表的分辨率为多少 2020 4 17 46 在图1 11中 3位 最大显示999 数字液位计面板表的示值是多少 满量程是多少 分辨力是多少 分辨率又约为多少 想一想 2020 4 17 47 4 线性关系 人们总是希望传感器的输入与输出的关系成正比 即线性关系 这样可使显示仪表的刻度均匀 在整个测量范围内具有相同的灵敏度 如果传感器的输入与输出的关系为非线性关系 可以用计算机予以纠正 2020 4 17 48 5 迟滞现象 迟滞是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度 用计算机逐点测量得到的某传感器迟滞特性示意图如图1 12所示 迟滞会引起重复性 分辨力变差 或造成测量盲区 一般希望迟滞越小越好 2020 4 17 49 6 稳定性 稳定性包括时间稳定度和环境影响量 一般以仪表的示值变化量与时间的长短之比来表示稳定度 例如 某仪表输出电压值在8h内的最大变化量为1 2mV 则表示为1 2mV 8h 环境影响量仅指由外界环境变化而引起的示值变化量 示值的变化由两个因素构成 一是零漂 二是灵敏度漂移 造成环境影响量的因素有温度 湿度 气压 电源电压 电源频率等 7 EMC 所谓EMC是指电磁兼容性 即电子设备在规定的电磁干扰环境中能正常工作 而且也不干扰其他设备的能力 具体的抗电磁干扰 提高电磁兼容能力的方法将在第十二章中介绍 2020 4 17 51 8 可靠性 可靠性是反映检测系统在规定的条件下 在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标 浴盆曲线 磨合期又称早期失效期 稳定期又称